(57)【要約】【課題】  大型のハニカム成形体に用いてもハニカム成形体内部に乾燥むらを発生させずに均一に乾燥することができるハニカム成形体の連続乾燥方法及びその連続乾燥装置を提供する。【解決手段】  ハニカム成形体２を載置台１０上に載置し、該載置台１０を搬送手段６により搬送し、該搬送中に前記ハニカム成形体２を加熱手段７により加熱して乾燥させるハニカム成形体２の連続乾燥方法において、前記搬送中に前記ハニカム成形体２を回転機構９，１１ａにより回転させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム成形体を載置台上に載置し、
該載置台を搬送手段により搬送し、
該搬送中に前記ハニカム成形体を加熱手段により加熱して乾燥させるハニカム成形体の連続乾燥方法において、
前記搬送中に前記ハニカム成形体を回転機構により回転させることを特徴とするハニカム成形体の連続乾燥方法。
【請求項２】
前記加熱手段による加熱は電磁波加熱である請求項１に記載のハニカム成形体の連続乾燥方法。
【請求項３】
前記ハニカム成形体は長軸を有する柱体形状であり、前記載置台に前記ハニカム成形体を長手方向垂直に載置し、該ハニカム成形体の長軸回りに前記回転機構により回転させる請求項１又は２に記載のハニカム成形体の連続乾燥方法。
【請求項４】
前記ハニカム成形体は長軸を有する柱体形状であり、前記載置台に前記ハニカム成形体を長手方向水平に載置し、該ハニカム成形体の長軸回りに前記回転機構により回転させる請求項１又は２に記載のハニカム成形体の連続乾燥方法。
【請求項５】
前記ハニカム成形体は周囲を保持部材で覆われることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のハニカム成形体の連続乾燥方法。
【請求項６】
ハニカム成形体を載置する載置台と、
該載置台を搬送する搬送手段と、
前記ハニカム成形体を加熱する加熱手段とを有するハニカム成形体の連続乾燥装置において、
前記ハニカム成形体を回転させる回転機構を備えることを特徴とするハニカム成形体の連続乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス材料及び／又は熱処理してセラミックスとなる金属材料を含むハニカム成形体の連続乾燥方法及びその連続乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
触媒担体やＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）等に用いられる、蜂の巣状に平行な貫通孔が形成された多孔質体（ポーラス）のセラミックスハニカムは、ハニカム状の成形体（以下、ハニカム成形体という）を切断して乾燥した後、焼成して製造される。このハニカム成形体は、通常、セラミックス材料及び／又は熱処理してセラミックスとなる金属材料（以下、総称してセラミックス材料という）と、有機バインダ等の成形助剤とを含む坏土を押出成形して得られる。
【０００３】
ハニカム成形体の乾燥方法を乾燥源で大別すると、熱風や電熱線等によって物体外部から内部へと徐々に熱を伝える外部加熱と、電磁波加熱（マイクロ波加熱、高周波誘電加熱）による物体内部から加熱する内部加熱が挙げられる。しかし、外部加熱を用いてハニカム成形体を乾燥すると、外側だけ乾燥してしまい、乾燥不良が生じる。また、ハニカム成形体が変形することも経験的に認められている。
【０００４】
したがって、ハニカム成形体の乾燥方法としては電磁波加熱によって内部から徐々に加熱する内部加熱が適している。電磁波加熱には周波数が１ＧＨｚ以上のマイクロ波（通常２．４５ＧＨｚ）を用いるマイクロ波加熱と、周波数が１ＧＨｚ以下（通常６ＭＨｚ〜４０ＭＨｚ）の高周波を用いる高周波誘電加熱がある。この電磁波加熱を用いたときの発熱エネルギーは以下の式で表される。
【０００５】
Ｐ＝Ｋ・εｒ・ｔａｎδ・ｆ・Ｅ２・ρ・Ｖ
Ｐ      ：発熱エネルギー
Ｋ      ：定数（０．５５６×１０−１２）
εｒ    ：誘電体の比誘電率
ｔａｎδ：誘電体の誘電体力率
ｆ      ：周波数
Ｅ      ：電界強度
ρ      ：誘電体の比重
Ｖ      ：誘電体の体積
【０００６】
εｒ・ｔａｎδは一般に誘電損失係数といい、温度や周波数によって変化する物質に固有の値である。電磁波加熱はこの誘電損失係数の高いものを選択的に加熱するため、この点においても優れている。例えば、ハニカム成形体は水とセラミックス材料と有機バインダで形成されるが、この中では水の誘電損失係数が高いため、水が優先的に加熱されるので乾燥効率がよい。
【０００７】
しかし、高周波誘電加熱は周波数が低いため、高い発熱エネルギー（Ｐ）を得るためには電界強度（Ｅ）や誘電体の体積（Ｖ）を大きくする必要がある。このため、大型の電気的設備や乾燥装置が必要であり、そのためのスペース確保等の問題がある。
【０００８】
これらを考慮して、ハニカム成形体の乾燥にはマイクロ波加熱が用いられる。このマイクロ波を照射してハニカム成形体を乾燥させるハニカム成形体の製造方法及び乾燥装置が特許文献１に記載されている。この製造装置及び乾燥装置は、ハニカム成形体を湿度が７０％以上の高湿度雰囲気に晒すと共に、周波数１〜１０ＧＭＨｚ領域のマイクロ波を照射した後、さらに熱風乾燥を実施するものである。しかし、特許文献１に記載のハニカム成形体の製造装置及び乾燥方法は、ハニカム成形体の乾燥を行う乾燥槽の一方の側壁にマイクロ波発生装置を取付けているので、マイクロ波を発生する導波管からの距離がハニカム成形体内部で同一ではない、すなわち、ハニカム成形体のマイクロ波発生装置が取付けられた側壁側にマイクロ波が強く照射されるため、乾燥の程度がハニカム成形体内部で異なってしまい、乾燥むらが生じる。
【０００９】
また、通常マイクロ波による乾燥は、左右の側壁にマイクロ波発生装置を所定間隔で相互にずらせて交互に取付け、左右交互からマイクロ波を照射して行う。このように左右交互からマイクロ波を照射しても、以下のような問題があり、成形体内部に水分が残りやすく、乾燥むらが生じる。すなわち、セラミックス成形体をマイクロ波乾燥機で連続的に乾燥させようとすると、マイクロ波は乾燥初期においては成形体の主として水分に吸収され、熱となって温度が上昇する。成形体表面のマイクロ波パワーは、乾燥機でのアンテナ空間配置と周波数に依存するが、乾燥機内に定在波が生じており、均一にはなっていない。これでは乾燥炉内で乾燥しやすい場所とそうでない場所が存在することになり、乾燥不均一即ち乾燥むらが生じる原因になりやすい。マイクロ波乾燥時にハニカム成形体内部に乾燥むらが発生すると、乾燥不良となり、ハニカム成形体に変形が発生し、最悪の場合は、クラック等の欠陥が発生する等のおそれがある。また、この乾燥むらは、ハニカム成形体のサイズが大きくなればなるほど発生しやすくなることが知られている。なお、ここでいう大型とは直径８０ｍｍ以上、長さ１５０ｍｍ以上のことをいう。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−２８３３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記従来技術を考慮したものであり、大型のハニカム成形体に用いてもハニカム成形体内部に乾燥むらを発生させずに均一に乾燥することができるハニカム成形体の連続乾燥方法及びその連続乾燥装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、請求項１の発明では、ハニカム成形体を載置台上に載置し、該載置台を搬送手段により搬送し、該搬送中に前記ハニカム成形体を加熱手段により加熱して乾燥させるハニカム成形体の連続乾燥方法において、前記搬送中に前記ハニカム成形体を回転機構により回転させることを特徴とするハニカム成形体の連続乾燥方法を提供する。
【００１３】
請求項２の発明では、前記加熱手段による加熱は電磁波加熱であることを特徴としている。
【００１４】
請求項３の発明では、前記ハニカム成形体は長軸を有する柱体形状であり、前記載置台に前記ハニカム成形体を長手方向垂直に載置し、該ハニカム成形体の長軸回りに前記回転機構により回転させることを特徴としている。
【００１５】
請求項４の発明では、前記ハニカム成形体は長軸を有する柱体形状であり、前記載置台に前記ハニカム成形体を長手方向水平に載置し、該ハニカム成形体の長軸回りに前記回転機構により回転させることを特徴としている。
【００１６】
請求項５の発明では、前記ハニカム成形体は周囲を保持部材で覆われることを特徴としている。
【００１７】
さらに、請求項６の発明では、ハニカム成形体を載置する載置台と、該載置台を搬送する搬送手段と、前記ハニカム成形体を加熱する加熱手段とを有するハニカム成形体の連続乾燥装置において、前記ハニカム成形体を回転させる回転機構を備えることを特徴とするハニカム成形体の連続乾燥装置を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、ハニカム成形体を回転させて加熱手段により乾燥させるため、乾燥むらを生じることなくハニカム成形体を均一に加熱して乾燥させることができる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、ハニカム成形体の乾燥を電磁波加熱、すなわち高周波誘電加熱又はマイクロ波加熱を用いて乾燥するため、これら電磁波の進入深さが平均化されるので、大型のハニカム成形体の乾燥に用いた場合に乾燥むらを生じることなく均一に乾燥させることができる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、載置台にハニカム成形体を長手方向垂直に載置し、垂直方向の長軸回りに回転させて加熱手段により乾燥させるため、乾燥むらを生じることなくハニカム成形体を均一に加熱して乾燥させることができる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、載置台にハニカム成形体を長手方向水平に載置し、ハニカム成形体の水平方向の長軸回りに回転させて乾燥を行うため、ハニカム内部の水分が外側（ハニカム成形体外周面側）に広がりながら乾燥されるので、乾燥むらを生じることなく均一にハニカム成形体を乾燥させることができる。
【００２２】
請求項５の発明によれば、乾燥中のハニカム成形体を保持部材で覆うため、乾燥中にハニカム成形体が変形することを防ぐことができるとともに、この保持部材を気孔率の大きい材質で形成すれば、ハニカム成形体からの水分を吸い取るためさらに乾燥効率が向上する。
【００２３】
請求項６の発明によれば、ハニカム成形体を載置台に載置し、このハニカム成形体を回転させながら搬送して加熱して乾燥することが出来るので、コンベヤ等の搬送手段で連続的にハニカム成形体を搬送しながらハニカム成形体に乾燥むらを生じることなく効率よく均一に乾燥することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は本発明に係るハニカム成形体の連続乾燥装置を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ視図である。また、図２は本発明に係る乾燥装置内を搬送されるハニカム成形体を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は前面図、（Ｃ）は上面図であり、図３（Ａ）は回転台の下面図、図３（Ｂ）は載置台の上面図である。
【００２５】
図１に示すように、本発明に係るハニカム成形体連続乾燥装置１は、ハニカム成形体２を乾燥するための乾燥室３と、前置室４、後置室５が連続して構成される。各室３，４，５は鉄板等の仕切り壁１３で仕切られ、コンベヤ６で連結される。乾燥室３の側壁にはコンベヤ６の進行方向に向かって左右交互に所定間隔を経て相互にずらせながら複数個（図では左右５個ずつ）のマイクロ波発信器７が取付けられる。マイクロ波は導波管開口部１４からハニカム成形体２に照射される。なお、図ではハニカム成形体２の斜め上方からマイクロ波を照射する位置にマイクロ波発信器７が取付けられるが、機構上可能であればハニカム成形体の斜め下あるいは真横から照射する位置に取付けてもよい。
【００２６】
コンベヤ６の側方にはコンベヤ６に沿ってカム台８が備わり、カム台８上にカム９が所定間隔を経て複数個（図では１０個）形成される。カム９およびカム台８はコンベヤ６を支持するコンベヤ台（不図示）と同電位になるようにコンベヤ台に取付け、ステンレス製が耐久性の点から望ましい。コンベヤ６上には載置台１０が載置され、その上に歯車状の回転台１１を介して保持部材１２に覆われたハニカム成形体２が載置される。なお、コンベヤ６はハニカム成形体２を載置する載置台１０を搬送できるものであればどのような搬送手段を用いてもよいし、加熱手段としてはマイクロ波発信器７だけでなく、高周波誘電加熱等の電磁波加熱を施す装置や電熱ヒータ等の外部加熱を施す装置を用いてもよい。
【００２７】
断面略円筒状のハニカム成形体２は２枚の断面略半円弧状の保持部材１２により覆われて回転台１１上に載置され、この回転台１１はコンベヤ６上の載置台１０上にボールベアリング１５を介して載置される。この保持部材１２は石膏やポーラスなセラミックス等、気孔率の大きいものが好ましく、なるべくハニカム成形体２との距離が小さいことが好ましい。これにより、ハニカム成形体２内の水分は保持部材１２に吸収されながら徐々に均一に乾燥されるので、外側だけ先に乾燥して乾燥むらが生じることを防止できる。すなわち、成形体２から水分が出てもこれを吸収する材質の保持部材で保持されるので、一旦成形体２からでてきた水分を吸い、これを成形体２と一緒に乾燥することにより、成形体２の外側を蒸らす効果があり、乾燥による皺、クラックの発生を抑えることができる。また、保持部材１２は、ハニカム成形体２の乾燥中の変形を防ぎ、矯正治具としての働きを有する。保持部材１２の高さをハニカム成形体２より高くすれば、さらに水分を吸い取りやすく矯正治具としての働きも有するので好ましい。また、十分な発熱エネルギーを与えることができれば、ハニカム成形体２の上面を覆うように保持部材１２の上部に同様の材質で蓋部材を形成してもよい。
【００２８】
載置台１０の上面には孔１６が形成され、ここに例えばアルミナ等のボールベアリング１５が回動自在に嵌め込まれる。この孔１６は例えば同一円周上の４つの孔１６ａと中心の孔１６ｂの計５個形成される（図３（Ｂ））。回転台１１の下面には孔１６ａに対応した円形状の溝１７と孔１６ｂに対応した孔１８が形成される（図３（Ａ））。これにより、回転台１１は孔１８を中心として載置台１０上を回転する。回転台１１は周縁が歯車状に形成され、載置台１０がコンベヤ６により搬送されると（図１、図２矢印Ｂ方向）、回転台１１の歯車１１ａがカム９に当接することにより、回転台１１が回転する。すなわち、カム台８上のカム９と回転台１１の歯車１１ａで回転機構を形成し、この回転機構によりハニカム成形体２は回転する。
【００２９】
回転台１１のうちハニカム成形体２を支えている部分の板の材質は成形体が乾燥する過程で出てくる水分の水掃けが良いように、気孔径２００〜４００μｍ、気孔率１５〜９０％のセラミックス板を用い、歯車１１ａ部分は耐久性と電磁波の影響を考慮して誘電率２〜４、誘電正接１×１０−３〜１０−４の有機プラスチックで構成することが好ましい。
【００３０】
図４は本発明に係るハニカム成形体の連続乾燥方法のフローチャートである。
セラミックス材料と有機バインダ等を押出成形して得られたハニカム成形体２を乾燥装置１の前置室４に収容し（ステップＳ１）、コンベヤ６上に載置する。この際、ハニカム成形体２は載置台１０上の回転台１１上に載置される。次に、前置室４と乾燥室３を仕切る仕切り壁１３が開き、コンベヤ６によりハニカム成形体２が乾燥室３に搬送される（ステップＳ２）。このとき、ハニカム成形体２はカム９と歯車１１ａで形成される回転機構により回転しながら搬送され、左右交互にマイクロ波が照射される（ステップＳ３）。この後、ハニカム成形体２は後置室５に搬送され、取り出される（ステップＳ４）。
【００３１】
このように、ハニカム成形体を搬送中に回転させながらマイクロ波により連続乾燥を行うことにより、マイクロ波が印加されている時間に浸透深さ分布が均一なマイクロ波パワーが成形体に照射されることになり、成形体各部分の水分量に応じたマイクロ波パワーを時間的に同じエネルギーとして印加されるので、マイクロ波の進入深さが平均化され、特に大型のハニカム成形体の乾燥に有利となり、乾燥むらやそれに起因するクラックの発生等が生じない乾燥が可能となる。
【００３２】
本発明に係る乾燥方法はマイクロ波乾燥炉の強電界内で炉壁から離れた可動部のカムが設置されるが、回転機構部分の電位は筐体アースに落とし、可動部構成備品の材質は電波的に透明で誘電率２〜４、誘電正接１×１０−３〜１０−４、耐熱温度が１００℃以上で耐久性のあるもの、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ(ポリエーテルエーテルケトン)、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）、ＰＳＦ（ポリスルホン）等を用いることにより、可動部を金属のような導電体を用いることに比べて、マイクロ波による電界中で電流が流れて熱が集中的に発生することを防止し、また金属同士が接触して離れることによる放電からの火花が発生することを防止できる。
【００３３】
また、本発明に係る乾燥方法は熱風乾燥を併用してもよい。このときにおいてもセラミックス成形体を回転させることにより熱風の風向きに対する方向を制御できる。また、乾燥室内に熱風を吹き込めば、マイクロ波乾燥により水分を含んだ空気を置換するので、乾燥室内の相対湿度が低くなって水分が飛びやすい環境を形成できる。
【実施例】
【００３４】
平均粒子直径４５μｍ以下のシリコン粉末４５質量部、平均粒子直径７５μｍ以下のガラス粉末１４質量部、メチルセルロース８質量部、分散剤１質量部、水３２質量部を配合し、混練機で約５０分間混合し坏土を調合した。この坏土を押出成形機に充填し、プランジャーで押出することによりハニカム成形体を作製した。成形体の大きさはΦ１５０ｍｍ×１８０ｍｍ、セル２００個／（２．５４ｃｍ）２、隔壁の厚さは０．３ｍｍである。
【００３５】
次に、ハニカム成形体を石膏製の保持部材で挟持し、連続乾燥炉である乾燥装置の載置台に載置した。乾燥室内ではマイクロ波出力７．０ｋｗ、移動速度７．５ｃｍ／ｍｉｎ、炉内温度８６℃で乾燥した。乾燥前後でのハニカム成形体の質量変化率は２２．９％であった。乾燥室搬送中のハニカム成形体の回転は乾燥工程中に１回転とした。同様に、回転させずに乾燥させたものを比較例として作成した。
【００３６】
図５は実施例と比較例の乾燥後のハニカム成形体の残存水分率を示す概略図である。
乾燥後のハニカム成形体を長手方向に３等分し、中心の円筒形の部分を縦横９分割し、それぞれの部位における残存水分率（％）を測定した。（Ａ）は実施例、（Ｂ）は比較例の残水分率を示す。なお、図の上側が乾燥室に搬入した際の進行方向である。図示したように、乾燥中に回転させた実施例は回転させない比較例に比べて前後左右の乾燥ばらつきが少なく乾燥むらが無いことがわかる。比較例では左右のばらつきは少なく前後のばらつきが大きいが、実施例では前後左右がほぼ同じ位乾燥できることがわかる。また比較例では進行方向後側の乾燥度が低いが、実施例ではこの後側乾燥むらがなくなっている。なお、実施例では回転中心にあたる中心部分は乾燥度が低い結果となっているが、これは中心部分以外に均等にマイクロ波パワーが入ったためである。このような乾燥分布では乾燥後の切れやクラックは生じない。本実施例では乾燥中に１回転のみ回転させたものであるが、この回転回数をあげればこの外側の乾燥分布はさらに均一になる。
【００３７】
図６は本発明に係る別のハニカム成形体の連続乾燥装置の回転機構を示す概略図である。
図示したように、載置台２０上に保持部材１２に覆われて載置されたハニカム成形体２はローラコンベヤ１９で乾燥室３内を搬送される。この搬送はプッシャー式であり、断続的に搬送される。この際、載置台２０が止まったときにローラコンベヤ１９の下方から回転軸２２が上昇し（図６（Ａ）矢印Ｕ）その先端の回転台２１が載置台２０に当接してさらに載置台２０を持ち上げ、回転軸２２を中心にハニカム成形体２を回転させて乾燥する（図６（Ｂ）矢印Ｒ）。このように回転台２１と回転軸２２で回転機構を形成し、ハニカム成形体２を回転させながら乾燥しても上述した回転による乾燥むらを防止する効果を得ることができる。その他の構成、作用、効果は図１と同様である。
【００３８】
図７は本発明に係るさらに別のハニカム成形体の連続乾燥装置の回転機構を示す概略図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は上面図、（Ｃ）は前面図である。
図示したように、断面四角柱形状のハニカム成形体２３は、円筒形状の保持部材２４で保持されて覆われ、長手方向水平に載置台２５上に載置される。載置台２５上には両端に歯車２６ａを有する回転棒材２６が２本横たわり、この回転棒材２６間に前述した保持部材２４は載置される。歯車２６ａは、コンベヤ６の両側に沿って形成されたラックギア２７に噛合する。したがって、コンベヤ６を駆動して載置台２５を搬送すると（矢印Ｃ）、これに伴い歯車２６ａとラックギア２７が噛み合って２本の回転棒材２６が回転する（矢印Ｄ）。この回転棒材２６が回転すると、これに接する保持部材２４が摩擦により矢印Ｅ方向に回転する。これにより、載置台２５にハニカム成形体２３を長手方向水平に載置し、ハニカム成形体２３の軸回りに回転させて乾燥を行うため、ハニカム内部の水分が外側（ハニカム成形体外周面側）に広がりながら乾燥されるので、乾燥むらを生じることなく均一にハニカム成形体２３を乾燥させることができる。その他の構成、作用、効果は図１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係るハニカム成形体の連続乾燥装置を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ視図。
【図２】本発明に係る乾燥装置内を搬送されるハニカム成形体を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は前面図、（Ｃ）は上面図。
【図３】（Ａ）は回転台の下面図、（Ｂ）は載置台の上面図。
【図４】本発明に係るハニカム成形体の連続乾燥方法のフローチャート。
【図５】実施例と比較例の乾燥後のハニカム成形体の残水分率を示す概略図。
【図６】本発明に係る別のハニカム成形体の連続乾燥装置の回転機構を示す概略図。
【図７】本発明に係るさらに別のハニカム成形体の連続乾燥装置の回転機構を示す概略図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は上面図、（Ｃ）は前面図。
【符号の説明】
【００４０】
１：ハニカム成形体連続乾燥装置、２：ハニカム成形体、３：乾燥室、４：前置室、５：後置室、６：コンベヤ、７：マイクロ波発信器、８：カム台、９：カム、１０：載置台、１１：回転台、１２：保持部材、１３：仕切り壁、１４：導波管開口部、１５：ボールベアリング、１６：孔、１７：溝、１８：孔、１９：ローラコンベヤ、２０：載置台、２１：回転台、２２：回転軸、２３：ハニカム成形体、２４：保持部材、２５：載置台、２６：回転棒材、２６ａ：歯車、２７：ラックギア。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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